Optimal Demand Response Management of a Residential Microgrid Using Model Predictive Control

Freire, Vlademir A.; Arruda, Lúcia Valéria Ramos de; Bordons, Carlos; Márquez, Juan J.

doi:10.1109/access.2020.3045459

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“…El contexto de las aplicaciones también es bastante variado: microrredes experimentales (Bolzoni et al, 2021), edificios comerciales (Marnay et al, 2008), viviendas (Freire et al, 2020), áreas residenciales urbanas (Zhang et al, 2015) y rurales (Phurailatpam et al, 2018;Suman et al, 2021), industrias agroalimentarias (Fabrizio et al, 2017), y una mezcla de los anteriores (Firouzmakan et al, 2019). Otros campos de especial interés incluyen la gestión de microrredes en sus modos conectada a red y aislada (Ali et al, 2020;Mehdi et al, 2020), y la integración de vehículos eléctricos mediante control predictivo basado en modelo (Garcia-Torres et al, 2019), control basado en reglas (Torres-Moreno et al, 2018) o estrategias de planificación que consideran incertidumbre (Gong et al, 2020;Mohamed et al, 2021;Li et al, 2021).…”

Section: Red Inteligente Y Microrredesunclassified

Producción, control y gestión distribuida de energía: una revisión de terminología y enfoques habituales

Ramos-Teodoro

Rodríguez

2022

Rev. iberoam. autom. inform. ind.

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Durante las últimas décadas, las líneas de investigación relacionadas con la producción distribuida y la gestión energética han dado lugar a la introducción de términos nuevos que aluden a sistemas de producción continuos y su diseño óptimo, planificación, control o modelado. Aunque algunos de estos se han originado en el campo del análisis y operación de la red eléctrica, y su posterior extensión a otras fuentes de energía, todos comparten algunos rasgos comunes que permiten su análisis desde una perspectiva holística. En este artículo, se lleva a cabo una revisión de diferentes enfoques actuales con el objetivo de ofrecer una visión global y sencilla del estado actual de estos conceptos a los lectores. Para ello, se definen primeramente los elementos más significativos presentes en las publicaciones: terminología empleada, contexto, propósito, tratamiento matemático, estrategias de optimización y herramientas. Esto ha servido para realizar una clasificación, en forma de tabla, de artículos más representativos de entre los disponibles en la literatura, así como un análisis comparativo, a fin de dilucidar posibles nichos de investigación en este tema. Las principales concusiones ponen de manifiesto una escasa realización de experimentos en instalaciones reales y una generalizada omisión de criterios medioambientales, cuando se trata del diseño y operación de este tipo de sistemas.

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Section: Red Inteligente Y Microrredesunclassified

Producción, control y gestión distribuida de energía: una revisión de terminología y enfoques habituales

Ramos-Teodoro

Rodríguez

2022

Rev. iberoam. autom. inform. ind.

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“…Por otra parte, también se pueden encontrar SGE que, basándose en una doble banda de histéresis, pretenden reducir la degradación que se produce en los sistemas de hidrógeno a partir de los arranques y paradas [9]. A ellos se les suman SGE basados en modelos, en los que se pueden encontrar aplicaciones de control predictivo para resolver problemas complejos de optimización multivariable [10] o de técnicas multiobjetivo lineales invariantes en el tiempo con el propósito de optimizar la distribución energética en el corto plazo, así como reducir la complejidad que conllevan los problemas no lineales [11]. No obstante, entre los SGE que se pueden encontrar en las referencias, no se garantiza ni un control real del bus de CC ni el uso y control de un sistema de pila de combustible modular.…”

Section: Introductionunclassified

Propuesta multiobjetivo basada en lógica borrosa para microrredes renovables residenciales hibridadas con hidrógeno

Rey¹,

Segura²,

Andújar³

et al. 2022

XLIII Jornadas De Automática: Libro De Actas: 7, 8 Y 9 De Septiembre De 2022, Logroño (La Rioja)

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La necesidad de adecuar en todo momento la producción a la demanda energética de los hogares hace necesario, para microrredes basadas en fuentes de energías renovables (FER), el uso de sistemas de almacenamiento energético, para así acumular los excesos energéticos producidos por las energías renovables y usarlos en momentos de déficit de producción, debido a la naturaleza intermitente de las FER. Por otra parte, como las microrredes renovables hibridadas con hidrógeno están compuestas por distintos elementos de producción y almacenamiento de diferentes características y dinámicas, es decir, tienen una naturaleza multicomponente, es imprescindible la implementación de sistemas de gestión energética (SGE), con el propósito de hallar los mejores servicios para cada elemento de la microrred, lo que permitirá conseguir conjuntamente un correcto funcionamiento de la misma. En ese sentido, la propuesta de este artículo es implementar un SGE basado en un controlador lógico borroso (CLB) multivariable y multietapa que haga frente a un problema multiobjetivo para mejorar el comportamiento de los elementos de la microrred en términos de tiempo de vida, eficiencia y costes de operación. Para lograr dicho objetivo, se considerará tanto el balance de potencia, el rendimiento y la degradación de los elementos de la microrred como los costes y beneficios de conexión de la microrred con la red eléctrica principal. En comparación con SGE tradicionales, como los basados en modelos o técnicas heurísticas, el SGE propuesto supone, de acuerdo a los resultados obtenidos, un mayor rendimiento y un mayor beneficio económico.

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“…A DR method based on MPC is proposed in [11] considering constraints on the peak shift effect, and an event-triggered mechanism using aggregates. A strategy based on MPC to manage the energy resources of a residential microgrid using load curtailment, that promotes short term reduction of electricity demand in pre-defined hours is presented in [12].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…In particular, [5,8,9] deal with DR just for shiftable or adjustable loads. References [10][11][12] do not model the demand, as we do here with a discrete-time and continuous-time dynamics (shiftable and adjustable loads, respectively). Moreover, in [5,[7][8][9][10][11][12] is not given stability properties as the non-uniform convergence property given here.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…References [10][11][12] do not model the demand, as we do here with a discrete-time and continuous-time dynamics (shiftable and adjustable loads, respectively). Moreover, in [5,[7][8][9][10][11][12] is not given stability properties as the non-uniform convergence property given here. Moreover, focusing on the applied theory, HDS and MAS, we mention the works [16][17][18] that do not consider a DR as control problem and [19][20][21][22] that do not provide stability and robustness guaranties.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Robust Hybrid Control for Demand Side Management in Islanded Microgrids

Albea-Sánchez

Bordons

Ridao

2021

IEEE Trans. Smart Grid

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This paper focuses on designing a robust control law to manage the demand response of islanded microgrids composed of shifting and adjusting loads. On one side, Hybrid Dynamical System theory is suited here, because the microgrid model is composed of continuous-time dynamics (the energy stored in the battery and the adjustable loads), and discretetime dynamics (the shifting loads). On the other side, Multi Agent System theory is used to control the adjusting loads in order to guarantee a consensus between them. Hence, nonuniform convergence of the State of Charge of the battery to a given reference is ensured. Robustness with respect to plug and play of any load and parameter variations is also ensured. Experimental results from a laboratory-scale microgrid validate the approach.

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Optimal Demand Response Management of a Residential Microgrid Using Model Predictive Control

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Producción, control y gestión distribuida de energía: una revisión de terminología y enfoques habituales

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Propuesta multiobjetivo basada en lógica borrosa para microrredes renovables residenciales hibridadas con hidrógeno

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